压电智能悬臂梁的压电片位置、尺寸及控制融合优化的设计.pdf

第 45卷第 2期 机 械 工 程 学 报 VO1．45 NO．2 2009年 2月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Feb． 2009 DoI：10．3901，JME．2009．02．262 压电智能悬臂梁的压电片位置、尺寸 及控制融合优化设计木 朱灯林 吕 蕊 俞 洁2 (1．河海大学机电工程学院 常州 213022；2．苏州I电器科学研究所 苏州 215011) 摘要：对压电智能悬臂梁振动控制中的压电片的位置、尺寸及其控制参数进行研究。在对压电片和基板的耦合特性进行分析 的基础上，建立智能悬臂梁的压电传感、致动方程及基于闭环控制系统的状态方程，并以系统的存留能量作为 目标函数，建 立压电智能悬臂梁压电片的位置、尺寸和控制参数的优化模型及一阶灵敏度分析表达式，并采用移动渐进线法(Methodof movingasymptotes，MMA)对模型进行求解。采用Simulink对优化结果的动态响应特性进行仿真分析，仿真结果表明，采用 提出的优化模型及算法对悬臂梁压电片的位置、尺寸和控制参数进行优化是合理的。 关键词：智能悬臂梁 压电片振动控制 结构／控制融合设计 中图分类号：0327 TB123 IntegratedOptimalDesignofthePZTPosition，Sizeand ControlofSmartCantileverBeam ZHUDenglin LVRui YU Jie (1．SchoolofMechanicalEngineering，HohaiUniversity,Changzhou213022； 2．InstituteofSuzhouElectricalApparauts，Suzhou215011) Abstract：TheintegratedoptimaldesignofpzT@iezoelectricceramics)position，sizeandactivevibrationcontrolofthesmart cantileverbeam isstudied．BasedontheanalysisoftheinteractionbetweenPZTfilm andbeam，thepiezoelectricsensor,actuator equationandstateequationofhtesmartcantileverbeam areestablishedwithregardtomnaypairsofPZTsensors／actuators．Th en， hteintegratedoptimalmodel，inwhichhtereservedenergyindexistakenasobjectivefunction，isesatblished，andhteexpressionof itsfirstordersensitivityisderived．Finally,theimpulseresponseofoptimalresultsobatinedbymethodofmovingasmy ptotesis simulatedbyusingMatlab—Simulink．ItshowsthatproposedoptimalmodelandmehtodraeeffectivetoPZT positions，sizenad activevibrationconrtolofhtesmartcnatileverbeam． Keywords：Smartcantileverbema PZTvibrationconrtol Intergatde structure／ocntroldesing 积小，质量轻，对结构的附加质量小等优点，在各 0 前言 种智能结构的主动振动控制中得到了广泛的应用 。 振动控制中压电